JP5172613B2 - Solar power generation device and solar power generation system - Google Patents
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Description
本発明は、太陽光発電装置および太陽光発電システムに関するものである。 The present invention relates to a solar power generation device and a solar power generation system.
現在、太陽光発電装置が発電所等である同一サイトに対して、および各住宅等である近接サイトに対して大規模導入された場合に、系統電圧が変動することが問題視されている。 Currently, there is a problem that the system voltage fluctuates when a large-scale solar power generation apparatus is introduced to the same site, such as a power plant, and to a nearby site, such as each house.
ここで、図６に、太陽電池に入射する太陽光の日射量が変動した場合の太陽電池の出力電圧−出力電力特性を示す。このような特性を太陽電池が有するため、太陽光発電システムでは、太陽電池の出力電力を最大にすべく太陽電池の動作点を制御するいわゆるＭＰＰＴ制御（最大電力点追従制御）を行っている（ＭＰＰＴ制御については、例えば、特許文献１〜３を参照）。しかし、図６のように特性が日射量の変動により変化するので、ＭＰＰＴ制御による太陽電池の出力電力も変動してしまい、この変動が上記系統電圧の変動を引き起こしていた。
日射量の変動による系統電圧の変動を調整する装置としては、現在一般的に、電圧調整器（ＳＶＣ）、電力貯蔵装置（ＥＤＬＣ、鉛電池、ＮａＳ電池、ニッケル水素電池、超伝導電池等）、アクティブフィルタが用いられる。しかし、これらの装置を導入すると、コスト上昇の問題点があった。 Currently, as a device for adjusting the fluctuation of the system voltage due to the fluctuation of the amount of solar radiation, a voltage regulator (SVC), a power storage device (EDLC, lead battery, NaS battery, nickel metal hydride battery, superconducting battery, etc.), An active filter is used. However, when these apparatuses are introduced, there is a problem of an increase in cost.
上記問題点を鑑み、本発明は、コストを抑えつつ、日射量の変動による系統電圧の変動を抑えることが可能となる太陽光発電装置および太陽光発電システムを提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a photovoltaic power generation apparatus and a photovoltaic power generation system that can suppress the fluctuation of the system voltage due to the fluctuation of the amount of solar radiation while suppressing the cost.
上記目的を達成するために本発明の太陽光発電装置は、太陽電池と、前記太陽電池の出力が入力される電力変換装置と、を備え、前記電力変換装置は、前記太陽電池とは別である目標値設定用太陽電池の瞬時最大出力電力の値の少なくとも一つの所定期間における最低値に基づく目標値に、前記太陽電池の出力電力を追従制御する構成とした（以下、第１の構成と呼ぶ）。 In order to achieve the above object, a solar power generation device of the present invention includes a solar cell and a power conversion device to which an output of the solar cell is input, and the power conversion device is separate from the solar cell. The configuration is such that the output power of the solar cell is controlled to follow the target value based on the minimum value in at least one predetermined period of the value of the instantaneous maximum output power of a certain target value setting solar cell (hereinafter referred to as the first configuration). Call).
このような構成によれば、日射量が変動した場合でも、太陽電池の出力電力がほぼ一定値に制御されるので、系統電圧の変動を抑えることが可能となる。また、電力貯蔵装置等の追加なしに系統電圧の変動を抑えることができ、コストを抑えることができる。 According to such a configuration, even when the amount of solar radiation fluctuates, the output power of the solar cell is controlled to a substantially constant value, so that fluctuations in the system voltage can be suppressed. Moreover, the fluctuation | variation of a system voltage can be suppressed without adding an electric power storage apparatus etc., and cost can be suppressed.
また、本発明の太陽光発電装置は、第１の構成において、前記目標値は、前記目標値設定用太陽電池の瞬時最大出力電力の複数の所定期間における各最低値の平均値である構成とした（以下、第２の構成と呼ぶ）。これにより、なるべく発電効率を高めることができる。 Moreover, the photovoltaic power generation apparatus of the present invention has a configuration in which, in the first configuration, the target value is an average value of each minimum value in a plurality of predetermined periods of the instantaneous maximum output power of the target value setting solar cell. (Hereinafter referred to as the second configuration). Thereby, power generation efficiency can be improved as much as possible.
また、本発明の太陽光発電装置は、第１の構成または第２の構成において、前記目標値設定用太陽電池の瞬時最大出力電力が不安定であると判定された場合、前記電力変換装置は、前記太陽電池の出力電力を前記目標値に追従制御し、
前記目標値設定用太陽電池の瞬時最大出力電力が安定であると判定された場合、前記電力変換装置は、前記太陽電池の出力電力を最大点に追従制御する構成とした（以下、第３の構成と呼ぶ）。
Moreover, the solar power generation device of this invention WHEREIN: When it determines with the instantaneous maximum output power of the said target value setting solar cell being unstable in 1st structure or 2nd structure, the said power converter device is , Following the target value to control the output power of the solar cell,
When it is determined that the instantaneous maximum output power of the target value setting solar cell is stable, the power conversion device is configured to control the output power of the solar cell to follow the maximum point (hereinafter referred to as a third point). Called configuration).
このような構成によれば、日射量の変動が大きい場合、太陽電池の最大出力電力が不安定であると判定され、太陽電池の出力電力がほぼ一定値に制御されるので、系統電圧の変動を抑えられる。また、日射量の変動が小さい場合は、太陽電池の最大出力電力が安定であると判定され、太陽電池の出力電力が最大点を追従するよう制御されるので、発電効率を高めることができる。このとき、日射量の変動が小さいので、太陽電池の出力電力の変動は小さく、系統電圧の変動も小さい。 According to such a configuration, when the variation in solar radiation is large, it is determined that the maximum output power of the solar cell is unstable, and the output power of the solar cell is controlled to a substantially constant value. Can be suppressed. Moreover, when the variation in the amount of solar radiation is small, it is determined that the maximum output power of the solar cell is stable, and the output power of the solar cell is controlled to follow the maximum point, so that the power generation efficiency can be increased. At this time, since the variation of the amount of solar radiation is small, the variation of the output power of the solar cell is small, and the variation of the system voltage is also small.
また、本発明の太陽光発電装置は、第１の構成または第２の構成において、前記目標値設定用太陽電池の瞬時最大出力電力が不安定であると判定された場合、前記電力変換装置は、前記太陽電池の出力電力を前記目標値に追従制御し、
前記目標値設定用太陽電池の瞬時最大出力電力が安定であると判定された場合、前記電力変換装置は、太陽電池の最大出力電力の前記所定期間より短い少なくとも一つの微小期間における最低値に基づく安定時目標値に、前記太陽電池の出力電力を追従制御する構成とした（以下、第４の構成と呼ぶ）。
Moreover, the solar power generation device of this invention WHEREIN: When it determines with the instantaneous maximum output power of the said target value setting solar cell being unstable in 1st structure or 2nd structure, the said power converter device is , Following the target value to control the output power of the solar cell,
When it is determined that the instantaneous maximum output power of the target value setting solar cell is stable, the power conversion device is based on a minimum value in at least one minute period shorter than the predetermined period of the maximum output power of the solar cell. The output power of the solar cell is controlled to follow the stable target value (hereinafter referred to as a fourth configuration).
このような構成によれば、日射量の変動が大きい場合、太陽電池の最大出力電力が不安定であると判定され、太陽電池の出力電力がほぼ一定値に制御されるので、系統電圧の変動を抑えられる。また、日射量の変動が小さい場合は、太陽電池の最大出力電力が安定であると判定され、太陽電池の出力電力はほぼ最大点に追従するので、発電効率を高めることができる。また、日射量の変動が小さいので、太陽電池の出力電力の変動は小さく、系統電圧の変動も小さい。 According to such a configuration, when the variation in solar radiation is large, it is determined that the maximum output power of the solar cell is unstable, and the output power of the solar cell is controlled to a substantially constant value. Can be suppressed. Moreover, when the variation in the amount of solar radiation is small, it is determined that the maximum output power of the solar cell is stable, and the output power of the solar cell follows the maximum point almost, so that the power generation efficiency can be increased. Moreover, since the fluctuation of the solar radiation amount is small, the fluctuation of the output power of the solar cell is small and the fluctuation of the system voltage is also small.
また、本発明の太陽光発電装置は、第１の構成〜第４の構成のいずれかの太陽光発電装置において、前記太陽光発電装置とは別の太陽光発電装置が前記目標値設定用太陽電池を備える構成とした（以下、第５の構成と呼ぶ）。 Moreover, the solar power generation device of this invention WHEREIN: The solar power generation device in any one of a 1st structure-a 4th structure WHEREIN: The solar power generation device different from the said solar power generation device is the said target value setting sun. It was set as the structure provided with a battery (henceforth the 5th structure).
また、本発明の太陽光発電装置は、第１の構成〜第４の構成のいずれかにおいて、前記目標値設定用太陽電池の瞬時最大出力電力の値は、日射計の日射量検出信号から変換されたものである構成とした（以下、第６の構成と呼ぶ）。 Moreover, the solar power generation device of the present invention is any one of the first configuration to the fourth configuration, wherein the value of the instantaneous maximum output power of the target value setting solar cell is converted from a solar radiation amount detection signal of a solar radiation meter. The configuration is what has been achieved (hereinafter referred to as the sixth configuration).
また、本発明の太陽光発電装置は、第１の構成〜第４の構成のいずれかにおいて、前記目標値設定用太陽電池の瞬時最大出力電力の値は、太陽電池の短絡電流検出信号から変換されたものである構成とした（以下、第７の構成と呼ぶ）。 Moreover, the solar power generation device of the present invention is any one of the first to fourth configurations, wherein the value of the instantaneous maximum output power of the target value setting solar cell is converted from a short-circuit current detection signal of the solar cell. It was set as the structure (henceforth the 7th structure).
また、上記目的を達成するため、本発明の太陽光発電システムは、瞬時最大出力電力追従制御を行うマスター機としての太陽光発電装置と、少なくとも一つの第５の構成のスレーブ機としての太陽光発電装置と、を有する構成とした。 In order to achieve the above object, the photovoltaic power generation system of the present invention includes a photovoltaic power generation device as a master device that performs instantaneous maximum output power tracking control, and sunlight as a slave device having at least one fifth configuration. And a power generation device.
また、上記目的を達成するため、本発明の太陽光発電システムは、日射計と、前記日射計の日射量検出信号を太陽電池の最大出力電力へ変換する変換装置と、少なくとも一つの請求項６に記載の太陽光発電装置と、を有する構成とした。 Moreover, in order to achieve the said objective, the solar power generation system of this invention is a solar radiation meter, the converter which converts the solar radiation amount detection signal of the said solar radiation meter into the maximum output electric power of a solar cell, and at least 1 Claim 6. And the solar power generation device described in 1. above.
また、上記目的を達成するため、本発明の太陽光発電システムは、太陽電池と、前記太陽電池の短絡電流検出信号を太陽電池の最大出力電力へ変換する変換装置と、少なくとも一つの第７の構成の太陽光発電装置と、を有する構成とした。 In order to achieve the above object, a photovoltaic power generation system according to the present invention includes a solar cell, a conversion device that converts a short-circuit current detection signal of the solar cell into the maximum output power of the solar cell, and at least one seventh And a solar power generation device having a configuration.
本発明の太陽光発電装置および太陽光発電システムによれば、コストを抑えつつ、日射量の変動による系統電圧の変動を抑えることが可能となる。 According to the solar power generation device and the solar power generation system of the present invention, it is possible to suppress fluctuations in system voltage due to fluctuations in solar radiation while suppressing costs.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムの概略構成図を示す。本太陽光発電システムは、太陽光発電装置であるマスター機１０と、少なくとも一つの太陽光発電装置であるスレーブ機２０とを備える。マスター機１０およびスレーブ機２０は、太陽電池モジュール１、電流検出部２、電圧検出部３、インバータ回路４、インバータ制御回路５を備える。電力変換装置は、電流検出部２、電圧検出部３、インバータ回路４、インバータ制御回路５から構成され、太陽電池アレイ１から入力される直流電圧を交流電圧に変換して系統側へ出力する。
(First embodiment)
In FIG. 1, the schematic block diagram of the solar energy power generation system which concerns on 1st Embodiment of this invention is shown. The present solar power generation system includes a master machine 10 that is a solar power generation apparatus and a slave machine 20 that is at least one solar power generation apparatus. The master machine 10 and the slave machine 20 include a solar cell module 1, a current detector 2, a voltage detector 3, an inverter circuit 4, and an inverter control circuit 5. The power conversion device includes a current detection unit 2, a voltage detection unit 3, an inverter circuit 4, and an inverter control circuit 5, and converts a DC voltage input from the solar cell array 1 into an AC voltage and outputs the AC voltage to the system side.
太陽電池アレイ１は、複数の太陽電池セルからなるモジュールを直並列に接続することで構成され、太陽光を受けて直流電圧を出力する。電流検出部２は、太陽電池アレイ１から出力される電流を検出する。電圧検出部３は、太陽電池アレイ１から出力される直流電圧を検出する。インバータ回路４は、不図示のスイッチング素子等を有し、太陽電池アレイ１からの直流電圧を交流電圧に変換して系統側へ出力する。インバータ制御回路５は、不図示のＣＰＵ等を有し、インバータ回路４にスイッチング信号を送信しインバータ回路４をスイッチング制御する。また、マスター機１０のインバータ制御回路５およびスレーブ機２０のインバータ制御回路５は通信可能に接続される。 The solar cell array 1 is configured by connecting modules composed of a plurality of solar cells in series and parallel, and receives direct sunlight and outputs a DC voltage. The current detection unit 2 detects the current output from the solar cell array 1. The voltage detector 3 detects a DC voltage output from the solar cell array 1. The inverter circuit 4 includes a switching element (not shown) and the like, converts a DC voltage from the solar cell array 1 into an AC voltage, and outputs the AC voltage to the system side. The inverter control circuit 5 includes a CPU (not shown) and the like, and transmits a switching signal to the inverter circuit 4 to control the switching of the inverter circuit 4. Further, the inverter control circuit 5 of the master machine 10 and the inverter control circuit 5 of the slave machine 20 are connected so as to communicate with each other.
このような構成である本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムにおける系統電圧安定化のための電力制御について図２のフローチャートを用いて説明する。 The power control for stabilizing the system voltage in the photovoltaic power generation system according to the first embodiment of the present invention having such a configuration will be described with reference to the flowchart of FIG.
まず、マスター機１０において、ステップＳ１０１で、インバータ制御回路５は、電圧検出部３の検出信号より太陽電池アレイ１の出力電圧が所定の閾値以上であるか判定し、閾値以上でなければ（ステップＳ１０１のＮ）、再びステップＳ１０１の判定を行う。 First, in the master machine 10, in step S101, the inverter control circuit 5 determines whether the output voltage of the solar cell array 1 is equal to or higher than a predetermined threshold from the detection signal of the voltage detector 3, and if not higher than the threshold (step) N in S101), the determination in step S101 is performed again.
一方、閾値以上であれば（ステップＳ１０１のＹ）、ステップＳ１０２に進み、インバータ制御回路５は、電圧検出部３により検出された太陽電池アレイ１の出力電圧を目標電圧として太陽電池アレイ１の出力電圧が目標電圧で一定となるようインバータ回路４をスイッチング制御する直流電圧一定制御を開始する。そして、ステップＳ１０３で、インバータ制御回路５は、電流検出部２および電圧検出部３の検出信号に基づき検出される太陽電池アレイ１の出力電力が所定の閾値Ｐ１以下であるか判定し、Ｐ１以下であれば（ステップＳ１０３のＹ）、ステップＳ１０１に戻り、ステップＳ１０１で閾値以上であれば、直流電圧一定制御を継続し、ステップＳ１０１で閾値以上でなければ、直流電圧一定制御を停止する。 On the other hand, if it is equal to or greater than the threshold value (Y in step S101), the process proceeds to step S102, and the inverter control circuit 5 outputs the output of the solar cell array 1 using the output voltage of the solar cell array 1 detected by the voltage detector 3 as the target voltage. DC voltage constant control is started to control the inverter circuit 4 so that the voltage becomes constant at the target voltage. In step S103, the inverter control circuit 5 determines whether the output power of the solar cell array 1 detected based on the detection signals of the current detection unit 2 and the voltage detection unit 3 is equal to or less than a predetermined threshold value P1, and is equal to or less than P1. If so (Y in step S103), the process returns to step S101. If the threshold voltage is not less than the threshold value in step S101, the DC voltage constant control is continued. If not equal to the threshold value in step S101, the DC voltage constant control is stopped.
ステップＳ１０３で、出力電力がＰ１より大きくなれば（ステップＳ１０３のＮ）、ステップＳ１０４に進み、インバータ制御回路５は、電流検出部２および電圧検出部３の検出信号に基づき検出される太陽電池アレイ１の出力電力が所定の閾値Ｐ２（＞Ｐ１）以上であるか判定する。もし、Ｐ２以上でなければ（ステップＳ１０４のＮ）、ステップＳ１０２に戻り、直流電圧一定制御を継続する。一方、Ｐ２以上となれば（ステップＳ１０４のＹ）、ステップＳ１０５に進む。 If the output power is larger than P1 in step S103 (N in step S103), the process proceeds to step S104, where the inverter control circuit 5 is detected based on the detection signals from the current detection unit 2 and the voltage detection unit 3. It is determined whether the output power of 1 is greater than or equal to a predetermined threshold P2 (> P1). If not P2 or more (N in step S104), the process returns to step S102 and the DC voltage constant control is continued. On the other hand, if it becomes more than P2 (Y of step S104), it will progress to step S105.
ステップＳ１０５で、インバータ制御回路５は、タイマをリセットする。そして、ステップＳ１０６で、インバータ制御回路５は、ＭＰＰＴ制御を開始する。 In step S105, the inverter control circuit 5 resets the timer. In step S106, the inverter control circuit 5 starts MPPT control.
ＭＰＰＴ制御の方法の一例について説明すると、インバータ制御回路５は、まず、電流検出部２および電圧検出部３の検出信号により検出された太陽電池アレイ１の出力電圧および出力電力を初期電圧、初期電力とする。そして、インバータ制御回路５は、初期電圧を増加させた電圧を目標電圧とし、太陽電池アレイ１の出力電圧が目標電圧となるようインバータ回路４をスイッチング制御し、そのときの電流検出部２および電圧検出部３の検出信号により太陽電池アレイ１の出力電力を検出する。検出された出力電力が初期電力より増加していれば、インバータ制御回路５は、目標電圧を増加し出力電力を検出することを出力電力が減少方向に変化するまで繰り返し、そのときの目標電圧より一つ手前の目標電圧でインバータ回路４をスイッチング制御する。また、検出された出力電力が初期電力より減少していれば、インバータ制御回路５は、目標電圧を減少し出力電力を検出することを出力電力が減少方向に変化するまで繰り返し、そのときの目標電圧より一つ手前の目標電圧でインバータ回路４をスイッチング制御する。これにより、出力電力のほぼ最大点に追従するよう太陽電池アレイ１の動作点を制御することができる。 An example of the MPPT control method will be described. The inverter control circuit 5 first determines the output voltage and output power of the solar cell array 1 detected by the detection signals of the current detection unit 2 and the voltage detection unit 3 as the initial voltage and the initial power. And Then, the inverter control circuit 5 uses the voltage obtained by increasing the initial voltage as a target voltage, performs switching control of the inverter circuit 4 so that the output voltage of the solar cell array 1 becomes the target voltage, and the current detection unit 2 and the voltage at that time The output power of the solar cell array 1 is detected by the detection signal of the detection unit 3. If the detected output power is increased from the initial power, the inverter control circuit 5 repeats the increase of the target voltage and the detection of the output power until the output power changes in the decreasing direction. Switching control of the inverter circuit 4 is performed with the target voltage immediately before. If the detected output power is lower than the initial power, the inverter control circuit 5 repeats the process of decreasing the target voltage and detecting the output power until the output power changes in the decreasing direction. Switching control of the inverter circuit 4 is performed with a target voltage one before the voltage. Thereby, the operating point of the solar cell array 1 can be controlled to follow the substantially maximum point of the output power.
ステップＳ１０６の後、ステップＳ１０７で、インバータ制御回路５は、電流検出部２および電圧検出部３の検出信号により検出された出力電力が閾値Ｐ２以上であるか判定し、もしＰ２以上でなければ（ステップＳ１０７のＮ）、インバータ制御回路５は、そのときの電圧検出部３により検出される太陽電池アレイ１の出力電圧を目標電圧とする直流電圧一定制御に切替える。 After step S106, in step S107, the inverter control circuit 5 determines whether the output power detected by the detection signals of the current detection unit 2 and the voltage detection unit 3 is equal to or greater than the threshold value P2, and if not greater than P2 ( In step S107, N), the inverter control circuit 5 switches to DC voltage constant control using the output voltage of the solar cell array 1 detected by the voltage detector 3 at that time as a target voltage.
一方、出力電力がＰ２以上であれば（ステップＳ１０７のＹ）、ステップＳ１０８に進み、インバータ制御回路５は、タイマリセットから所定の期間Ｔだけ経過したか判定し、もし経過していなければ（ステップＳ１０８のＮ）、ステップＳ１０７に戻る。 On the other hand, if the output power is greater than or equal to P2 (Y in step S107), the process proceeds to step S108, and the inverter control circuit 5 determines whether or not a predetermined period T has elapsed since the timer reset. N in S108), the process returns to step S107.
一方、期間Ｔだけ経過していれば（ステップＳ１０８のＹ）、ステップＳ１０９に進み、インバータ制御回路５は、ＭＰＰＴ制御による出力電力の期間Ｔにおける最大値と最低値との差が所定の閾値以下であるか判定し、閾値以下であれば出力電力は安定しているとして（ステップＳ１０９のＹ）、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、インバータ制御回路５は、スレーブ機２０のインバータ制御回路５にＭＰＰＴ制御指令を行う。 On the other hand, if only the period T has elapsed (Y in step S108), the process proceeds to step S109, and the inverter control circuit 5 determines that the difference between the maximum value and the minimum value of the output power by the MPPT control in the period T is less than a predetermined threshold value. If it is equal to or less than the threshold value, it is determined that the output power is stable (Y in step S109), and the process proceeds to step S110. In step S <b> 110, the inverter control circuit 5 issues an MPPT control command to the inverter control circuit 5 of the slave device 20.
また、ステップＳ１０９で、出力電力の最大値と最低値との差が閾値以下でなければ、出力電力が不安定であるとして（ステップＳ１０９のＮ）、ステップＳ１１１に進む。ステップＳ１１１では、インバータ制御回路５は、期間Ｔを分割した各期間ｔにおけるＭＰＰＴ制御による出力電力の各最低値の平均値を算出し、算出された平均値をスレーブ機２０のインバータ制御回路５に送信すると共に、スレーブ機２０のインバータ制御回路５にＭＰＰＴ最低値移動平均制御指令を行う。 In step S109, if the difference between the maximum value and the minimum value of the output power is not less than or equal to the threshold value, it is determined that the output power is unstable (N in step S109), and the process proceeds to step S111. In step S111, the inverter control circuit 5 calculates the average value of the minimum values of the output power by the MPPT control in each period t obtained by dividing the period T, and the calculated average value is sent to the inverter control circuit 5 of the slave device 20. At the same time, the MPPT minimum value moving average control command is issued to the inverter control circuit 5 of the slave unit 20.
ステップＳ１１０またはステップＳ１１１の後、ステップＳ１１２で、インバータ制御回路５は、タイマをリセットし、ステップＳ１０７に戻る。 After step S110 or step S111, in step S112, the inverter control circuit 5 resets the timer and returns to step S107.
次に、スレーブ機２０の動作を説明する。まず、ステップＳ２０１で、インバータ制御回路５は、電圧検出部３の検出信号より太陽電池アレイ１の出力電圧が所定の閾値以上であるか判定し、閾値以上でなければ（ステップＳ２０１のＮ）、再びステップＳ２０１の判定を行う。 Next, the operation of the slave device 20 will be described. First, in step S201, the inverter control circuit 5 determines whether the output voltage of the solar cell array 1 is equal to or higher than a predetermined threshold from the detection signal of the voltage detector 3, and if not higher than the threshold (N in step S201), The determination in step S201 is performed again.
一方、閾値以上であれば（ステップＳ２０１のＹ）、ステップＳ２０２に進み、インバータ制御回路５は、電圧検出部３により検出された太陽電池アレイ１の出力電圧を目標電圧として太陽電池アレイ１の出力電圧が目標電圧で一定となるようインバータ回路４をスイッチング制御する直流電圧一定制御を開始する。そして、ステップＳ２０３で、インバータ制御回路５は、電流検出部２および電圧検出部３の検出信号に基づき検出される太陽電池アレイ１の出力電力が所定の閾値Ｐ２以下であるか判定し、Ｐ２以下であれば（ステップＳ２０３のＹ）、ステップＳ２０１に戻り、ステップＳ２０１で閾値以上であれば、直流電圧一定制御を継続し、ステップＳ２０１で閾値以上でなければ、直流電圧一定制御を停止する。 On the other hand, if it is equal to or greater than the threshold value (Y in step S201), the process proceeds to step S202, where the inverter control circuit 5 outputs the output of the solar cell array 1 using the output voltage of the solar cell array 1 detected by the voltage detector 3 as the target voltage. DC voltage constant control is started to control the inverter circuit 4 so that the voltage becomes constant at the target voltage. In step S203, the inverter control circuit 5 determines whether the output power of the solar cell array 1 detected based on the detection signals of the current detection unit 2 and the voltage detection unit 3 is equal to or less than a predetermined threshold value P2, and is equal to or less than P2. If it is (Y in Step S203), the process returns to Step S201, and if the threshold voltage is not less than the threshold value in Step S201, the DC voltage constant control is continued.
ステップＳ２０３で、出力電力が閾値Ｐ２以下でなければ（ステップＳ２０３のＮ）、ステップＳ２０４に進み、インバータ制御回路５は、マスター機１０から指令を受けているか判定し、指令を受けていなければ（ステップＳ２０４のＮ）、ステップＳ２０２に戻り、直流電圧一定制御を継続する。 If the output power is not less than or equal to the threshold value P2 in step S203 (N in step S203), the process proceeds to step S204, where the inverter control circuit 5 determines whether a command is received from the master device 10, and if not received ( N) in step S204, the process returns to step S202, and the DC voltage constant control is continued.
一方、指令を受けていれば（ステップＳ２０４のＹ）、ステップＳ２０５に進み、インバータ制御回路５は、指令に応じた電力制御を開始する。指令がもしＭＰＰＴ制御指令であれば、インバータ制御回路５は、ＭＰＰＴ制御を開始する。また、指令がもしＭＰＰＴ最低値移動平均制御指令であれば、インバータ制御回路５は、ＭＰＰＴ最低値移動平均制御を開始する。 On the other hand, if a command is received (Y in step S204), the process proceeds to step S205, and the inverter control circuit 5 starts power control in accordance with the command. If the command is an MPPT control command, the inverter control circuit 5 starts MPPT control. If the command is an MPPT minimum value moving average control command, the inverter control circuit 5 starts MPPT minimum value moving average control.
ここで、ＭＰＰＴ最低値移動平均制御について説明すると、インバータ制御回路５は、まず、電流検出部２および電圧検出部３の検出信号により検出された太陽電池アレイ１の出力電圧および出力電力を初期電圧、初期電力とする。そして、インバータ制御回路５は、初期電圧を増加させた電圧を目標電圧とし、太陽電池アレイ１の出力電圧が目標電圧となるようインバータ回路４をスイッチング制御し、そのときの電流検出部２および電圧検出部３の検出信号により太陽電池アレイ１の出力電力を検出する。検出された出力電力が初期電力よりも、上記ステップＳ１１１でマスター機１０から送信された平均値に近づいていれば、インバータ制御回路５は、目標電圧を増加し出力電力を検出することを出力電力が上記平均値の所定の誤差範囲内に入るまで繰り返し、そのときの目標電圧でインバータ回路４をスイッチング制御する。また、検出された出力電力が初期電力よりも、上記平均値から遠ざかっていれば、インバータ制御回路５は、目標電圧を減少し出力電力を検出することを出力電力が上記平均値の所定の誤差範囲内に入るまで繰り返し、そのときの目標電圧でインバータ回路４をスイッチング制御する。これにより、出力電力を上記平均値にほぼ追従させるよう太陽電池アレイ１の動作点を制御することができる。なお、検出される出力電力が減少する方向に変化するまで目標電圧を増加または減少させても出力電力が上記平均値の所定の誤差範囲内に入らなければ、そのときの目標電圧の一つ手前の目標電圧でインバータ回路４をスイッチング制御する。これにより、出力電力が上記平均値に達し得ない場合に、出力電力がほぼ最大点となるよう動作点を制御できる。 Here, the MPPT minimum value moving average control will be described. First, the inverter control circuit 5 uses the output voltage and output power of the solar cell array 1 detected by the detection signals of the current detection unit 2 and the voltage detection unit 3 as the initial voltage. Let the initial power. Then, the inverter control circuit 5 uses the voltage obtained by increasing the initial voltage as a target voltage, performs switching control of the inverter circuit 4 so that the output voltage of the solar cell array 1 becomes the target voltage, and the current detection unit 2 and the voltage at that time The output power of the solar cell array 1 is detected by the detection signal of the detection unit 3. If the detected output power is closer to the average value transmitted from the master unit 10 in step S111 than the initial power, the inverter control circuit 5 increases the target voltage and detects the output power. Until the value falls within a predetermined error range of the average value, and the inverter circuit 4 is subjected to switching control with the target voltage at that time. Further, if the detected output power is farther from the average value than the initial power, the inverter control circuit 5 reduces the target voltage and detects the output power, and the output power is a predetermined error in the average value. The inverter circuit 4 is subjected to switching control with the target voltage at that time until it falls within the range. Thereby, the operating point of the solar cell array 1 can be controlled so that the output power substantially follows the average value. If the output power does not fall within the predetermined error range of the above average value even if the target voltage is increased or decreased until the detected output power changes in a decreasing direction, the current voltage is one before the target voltage at that time. The inverter circuit 4 is subjected to switching control with the target voltage. Thereby, when the output power cannot reach the above average value, the operating point can be controlled so that the output power becomes almost the maximum point.
ステップＳ２０５の後、ステップＳ２０６で、インバータ制御回路５は、電流検出部２および電圧検出部３の検出信号により検出された出力電力が閾値Ｐ２以下であるか判定し、もしＰ２以下でなければ（ステップＳ２０６のＮ）、ステップＳ２０５に戻り、指令に応じた電力制御を継続する。また、もしＰ２以下であれば（ステップＳ２０６のＹ）、インバータ制御回路５は、指令に応じた電力制御を停止し、ステップＳ２０１に戻る。 After step S205, in step S206, the inverter control circuit 5 determines whether the output power detected by the detection signals of the current detection unit 2 and the voltage detection unit 3 is less than or equal to the threshold value P2, and if not less than P2 ( N) in step S206, the process returns to step S205, and the power control according to the command is continued. If it is equal to or less than P2 (Y in step S206), the inverter control circuit 5 stops the power control according to the command and returns to step S201.
図３に、図２で説明した電力制御の制御例を示す。図３の上段は、マスター機１０におけるＭＰＰＴ制御による出力電力の推移であり、日射量変動が大きい場合を示す。タイマリセットから期間Ｔが経過すると、期間Ｔにおける出力電力は不安定であるとして、期間Ｔを分割した各期間ｔにおける出力電力の各最低値（図３の白丸）の平均値（図３の横方向点線）が算出され、マスター機１０からスレーブ機２０へ平均値が送信されると共にＭＰＰＴ最低値移動平均制御指令がされる。スレーブ機２０では、送信された平均値を目標とするＭＰＰＴ最低値移動平均制御が行われ、出力電力がほぼ目標に追従する。これにより、日射量変動が大きい場合でも、スレーブ機２０において出力電力の変動を抑えることができ、系統電圧の変動も抑えることが可能となる。また、電力貯蔵装置等が不要であり、コストを抑えることができる。 FIG. 3 shows a control example of the power control described in FIG. The upper part of FIG. 3 shows the transition of the output power by the MPPT control in the master machine 10 and shows a case where the variation in solar radiation is large. When the period T elapses from the timer reset, it is assumed that the output power in the period T is unstable, and the average value of the lowest values (white circles in FIG. 3) of the output power in each period t obtained by dividing the period T (horizontal in FIG. 3). (Direction dotted line) is calculated, an average value is transmitted from the master machine 10 to the slave machine 20, and an MPPT minimum value moving average control command is issued. In the slave unit 20, the MPPT minimum value moving average control targeting the transmitted average value is performed, and the output power substantially follows the target. Thereby, even when the solar radiation amount fluctuation is large, it is possible to suppress the fluctuation of the output power in the slave unit 20, and it is also possible to suppress the fluctuation of the system voltage. In addition, a power storage device or the like is unnecessary, and costs can be reduced.
また、日射量変動が小さく、マスター機１０におけるＭＰＰＴ制御による出力電力の変動が小さいと、期間Ｔにおける出力電力は安定しているとして、マスター機１０からスレーブ機２０へＭＰＰＴ制御指令がされ、スレーブ機２０においてＭＰＰＴ制御が行われる。このＭＰＰＴ制御の間も日射量変動は小さい場合が多いので、出力電力の変動ひいては系統電圧の変動を抑えつつ発電効率を高めることができる。 In addition, if the variation in solar radiation amount is small and the variation in output power due to MPPT control in the master machine 10 is small, the MPPT control command is issued from the master machine 10 to the slave machine 20 as the output power in the period T is stable, and the slave machine 20 MPPT control is performed in the machine 20. Since the variation in solar radiation is often small during the MPPT control, it is possible to increase the power generation efficiency while suppressing the variation in output power, and hence the variation in system voltage.
本実施形態の変形例として、図２のステップＳ１０９で出力電圧が安定である場合、ステップＳ１１０のＭＰＰＴ制御指令は行わず、期間Ｔの間、Ｔを分割した所定の微小期間（上記期間ｔより短い期間）経過ごとに、その所定期間をさらに分割した各微小期間における出力電力の各最低値の平均値をマスター機１０からスレーブ機２０へ送信する。そして、それと共に、マスター機１０からスレーブ機２０へＭＰＰＴ最低値移動平均制御指令を行うようにしてもよい。これにより、スレーブ機２０では、指令を受けるたびに送信された平均値を目標とするＭＰＰＴ最低値移動平均制御が行われる。これにより、スレーブ機２０においてＭＰＰＴ制御とほぼ同等の制御が行え、発電効率を高めることができる。 As a modification of the present embodiment, when the output voltage is stable in step S109 of FIG. 2, the MPPT control command in step S110 is not performed, and a predetermined minute period obtained by dividing T during the period T (from the period t described above) Each time (short period), the average value of the minimum values of the output power in each minute period obtained by further dividing the predetermined period is transmitted from the master machine 10 to the slave machine 20. At the same time, an MPPT minimum value moving average control command may be issued from the master machine 10 to the slave machine 20. As a result, the slave unit 20 performs MPPT minimum value moving average control targeting the average value transmitted every time a command is received. Thereby, the slave machine 20 can perform almost the same control as the MPPT control, and can improve the power generation efficiency.
（第２実施形態）
図４に、本発明の第２実施形態に係る太陽光発電システムの概略構成を示す。本太陽光発電システムは、日射計６、指令装置７、少なくとも一つの太陽光発電装置３０を備えている。太陽光発電装置３０の構成は第１実施形態で述べたものと同様である。
(Second Embodiment)
In FIG. 4, schematic structure of the solar energy power generation system which concerns on 2nd Embodiment of this invention is shown. The solar power generation system includes a pyranometer 6, a command device 7, and at least one solar power generation device 30. The configuration of the solar power generation device 30 is the same as that described in the first embodiment.
日射計６は、太陽光を受けて日射量検出信号を指令装置７に送信する。指令装置７は、日射量と太陽電池アレイの最大出力電力との関係を表すテーブルを有し、このテーブルを用いて日射計６からの日射量検出信号を最大出力電力データに逐次変換する。変換された最大出力電力データは、第１実施形態におけるマスター機１０のＭＰＰＴ制御による出力電力データとほぼ同等であるので、第１実施形態で説明したマスター機１０の制御と同様の制御を指令装置７は行い、各種指令を太陽光発電装置３０に行う。そして、太陽光発電装置３０は、スレーブ機２０と同様の制御を行えばよい。 The solar radiation meter 6 receives sunlight and transmits a solar radiation amount detection signal to the command device 7. The commanding device 7 has a table representing the relationship between the amount of solar radiation and the maximum output power of the solar cell array, and sequentially converts the solar radiation amount detection signal from the solar radiation meter 6 into maximum output power data using this table. Since the converted maximum output power data is substantially equal to the output power data by the MPPT control of the master machine 10 in the first embodiment, the same control as the control of the master machine 10 described in the first embodiment is performed. 7 is performed and various commands are given to the solar power generation device 30. And the solar power generation device 30 should just perform control similar to the slave machine 20. FIG.
（第３実施形態）
図５に、本発明の第３実施形態に係る太陽光発電システムの概略構成を示す。本太陽光発電システムは、太陽電池セル８、指令装置９、少なくとも一つの太陽光発電装置３０を備えている。太陽光発電装置３０の構成は第１実施形態で述べたものと同様である。
(Third embodiment)
In FIG. 5, schematic structure of the solar energy power generation system which concerns on 3rd Embodiment of this invention is shown. The present solar power generation system includes a solar battery cell 8, a command device 9, and at least one solar power generation device 30. The configuration of the solar power generation device 30 is the same as that described in the first embodiment.
太陽電池セル８の短絡電流検出信号が指令装置９へ送信される。指令装置９は、短絡電流値と太陽電池アレイの最大出力電力との関係を表すテーブルを有し、このテーブルを用いて短絡電流検出信号を最大出力電力データに逐次変換する。変換された最大出力電力データは、第１実施形態におけるマスター機１０のＭＰＰＴ制御による出力電力データとほぼ同等であるので、第１実施形態で説明したマスター機１０の制御と同様の制御を指令装置９は行い、各種指令を太陽光発電装置３０に行う。そして、太陽光発電装置３０は、スレーブ機２０と同様の制御を行えばよい。 The short circuit current detection signal of the solar battery cell 8 is transmitted to the command device 9. The command device 9 has a table representing the relationship between the short circuit current value and the maximum output power of the solar cell array, and sequentially converts the short circuit current detection signal into the maximum output power data using this table. Since the converted maximum output power data is substantially equal to the output power data by the MPPT control of the master machine 10 in the first embodiment, the same control as the control of the master machine 10 described in the first embodiment is performed. 9 is performed and various commands are given to the solar power generation device 30. And the solar power generation device 30 should just perform control similar to the slave machine 20. FIG.
なお、以上で説明した実施形態はあくまで本発明を実施するに当たっての一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない程度のあらゆる変更が可能である。例えば、第１実施形態における図２のステップＳ１１１で、出力電力の平均値を送信する代わりに、期間Ｔにおける出力電力の最低値をスレーブ機２０へ送信して指令するようにし、スレーブ機２０では、送信された最低値に出力電力がほぼ追従するような制御を行うようにしてもよい。 The embodiment described above is merely an example for carrying out the present invention, and can be modified in various ways without departing from the gist of the present invention. For example, in step S111 of FIG. 2 in the first embodiment, instead of transmitting the average value of the output power, the minimum value of the output power in the period T is transmitted to the slave device 20 and commanded. Alternatively, control may be performed so that the output power substantially follows the transmitted minimum value.
また、前述した第１実施形態の変形例において、出力電力の平均値を送信する代わりに、期間Ｔを分割した所定の微小期間（上記期間ｔより短い期間）における出力電力の最低値をスレーブ機２０へ送信して指令するようにし、スレーブ機２０では、送信された最低値に出力電力がほぼ追従するような制御を行うようにしてもよい。 In the modification of the first embodiment described above, instead of transmitting the average value of the output power, the minimum value of the output power in a predetermined minute period (a period shorter than the period t) obtained by dividing the period T is set as the slave unit. The slave unit 20 may perform control such that the output power substantially follows the transmitted minimum value.
また、以上説明した実施形態における電力変換装置は、太陽電池が出力する直流電力を交流電力に変換して系統側へ出力するインバータ回路を備えていたが、マイクログリッドなどの様に系統が直流送電の場合は、直流−直流変換回路のような昇圧回路を備える電力変換装置を用いてもよい。 In addition, the power conversion device in the embodiment described above includes an inverter circuit that converts the DC power output from the solar cell into AC power and outputs the AC power to the grid side. In this case, a power conversion device including a booster circuit such as a DC-DC conversion circuit may be used.
１ 太陽電池アレイ
２ 電流検出部
３ 電圧検出部
４ インバータ回路
５ インバータ制御回路
６ 日射計
７ 指令装置
８ 太陽電池セル
９ 指令装置
１０ マスター機
２０ スレーブ機
３０ 太陽光発電装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solar cell array 2 Current detection part 3 Voltage detection part 4 Inverter circuit 5 Inverter control circuit 6 Solar radiation meter 7 Command device 8 Solar cell 9 Command device 10 Master machine 20 Slave machine 30 Solar power generation device
Claims (10)
前記電力変換装置は、前記太陽電池とは別である目標値設定用太陽電池の瞬時最大出力電力の値の少なくとも一つの所定期間における最低値に基づく目標値に、前記太陽電池の出力電力を追従制御することを特徴とする太陽光発電装置。 A solar cell, and a power conversion device to which the output of the solar cell is input,
The power conversion device follows the output power of the solar cell to a target value based on a minimum value in at least one predetermined period of the value of the instantaneous maximum output power of the target value setting solar cell that is different from the solar cell. A solar power generation device characterized by controlling.
前記目標値設定用太陽電池の瞬時最大出力電力が安定であると判定された場合、前記電力変換装置は、前記太陽電池の出力電力を最大点に追従制御する、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽光発電装置。 When it is determined that the instantaneous maximum output power of the target value setting solar cell is unstable, the power conversion device controls the output power of the solar cell to follow the target value,
2. The power conversion device controls the output power of the solar cell to follow the maximum point when it is determined that the instantaneous maximum output power of the target value setting solar cell is stable. Or the solar power generation device of Claim 2.
前記目標値設定用太陽電池の瞬時最大出力電力が安定であると判定された場合、前記電力変換装置は、太陽電池の最大出力電力の前記所定期間より短い少なくとも一つの微小期間における最低値に基づく安定時目標値に、前記太陽電池の出力電力を追従制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽光発電装置。 When it is determined that the instantaneous maximum output power of the target value setting solar cell is unstable, the power conversion device controls the output power of the solar cell to follow the target value,
When it is determined that the instantaneous maximum output power of the target value setting solar cell is stable, the power conversion device is based on a minimum value in at least one minute period shorter than the predetermined period of the maximum output power of the solar cell. The photovoltaic power generation apparatus according to claim 1 or 2, wherein the output power of the solar cell is controlled to follow a target value at the time of stabilization.
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